現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)之發(fā)展,制造行業(yè)的電力系統(tǒng)中電力電子裝置應(yīng)用日益廣泛,各種非線性電子設(shè)備裝置如變頻器、整流器、及各種開關(guān)電源等的大規(guī)模運用,雖完善了現(xiàn)代工業(yè)自動控制的技術(shù),同時亦產(chǎn)生大量的諧波干擾電網(wǎng)。其中變頻器在各個生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用極為廣泛。
與傳統(tǒng)的直流調(diào)速相比,變頻器可以實現(xiàn)交流電動機的無級調(diào)速,滿足生產(chǎn)工藝過程對電機調(diào)速控制的要求,以提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量,又可大幅度節(jié)約能源,降低生產(chǎn)成本。但是不論是直流調(diào)速還是交流調(diào)速技術(shù),其電氣設(shè)計中均采用了整流電路,給系統(tǒng)帶來了嚴重的諧波污染。
典型負載
制造行業(yè)中運用了大量的自動化流水線,含有大量的非線性負載,會產(chǎn)生大量的諧波并注入電網(wǎng),電能質(zhì)量大幅下降,影響設(shè)備的正常運行。
諧波對制造行業(yè)供電系統(tǒng)的危害
(1)對于變壓器,諧波電流可導致銅損和雜散損耗增加,諧波電壓則會增加鐵損。
(2)諧波電流的發(fā)熱作用大于有效值相等的工頻電流,諧波含量較高的電流能使斷路器的開斷能力降低,加大了斷路器容量的配置。諧波還會使低壓配電系統(tǒng)低壓進線柜的電壓保護由于相位變化而誤動或拒動。
(3)在電力系統(tǒng)中,因為趨膚效應(yīng),高的諧波頻率增加了導線的諧波電阻。因此諧波電流會增加線路損耗,并降低線路的傳輸能力。此外諧波還可能引起浸漬絕緣局部放電,加速電纜絕緣老化,縮短電纜的使用壽命。
(4)如果加于電度表的電壓、電流的波形為非正弦波,使工作磁通的波形變?yōu)榉钦也ǎ魏畏钦也ň煞纸鉃橐幌盗懈叽沃C波,同頻高次諧波磁通之間相互作用會產(chǎn)生附加力矩,因而引起附加誤差,甚至造成計量混亂。
(5)諧波的存在,會使控制設(shè)備損壞或出現(xiàn)誤動作的幾率大大增加。電力電子設(shè)備對供電電壓的諧波畸變很敏感,如可編程控制器(PLC),在較高的畸變量可導致控制設(shè)備誤動作,進而造成生產(chǎn)或運行中斷,導致更大的經(jīng)濟損失。
(6)對于諧波污染的負載,一旦在生產(chǎn)過程中,出現(xiàn)誤跳閘,可能造成電腦的數(shù)據(jù)丟失,輕則造成一定的經(jīng)濟損失,重則導致全部數(shù)據(jù)癱瘓,由于諧波電流的影響將會帶來非常惡劣的影響。
制造行業(yè)電能質(zhì)量治理解決方案
1、利用APF治理諧波
制造行業(yè)負載中含有變頻器,整流器及開關(guān)電源燈,都是典型的諧波源,會嚴重影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。針對制造行業(yè)電網(wǎng)諧波現(xiàn)狀,治理諧波的最佳解決方案是采用有源濾波技術(shù),一般而言,有源濾波器(受控電流源)與一個產(chǎn)生諧波的負荷并聯(lián)連接,該受控電流源產(chǎn)生與負荷的諧波電流大小相同相位相反的補償電流,以此來消除負荷產(chǎn)生的諧波對配電網(wǎng)的影響。
APF選型:
有源濾波器的設(shè)計容量=運行電流*電流畸變率
注:為了使補償效果更佳,一般留有裕量,因此一般在計算容量乘以1.2作為最后的配置容量。
2、項目配置方案
設(shè)備名稱 | 安裝位置 | 治理方式 | 解決問題 |
靜止無功發(fā)生器SVG | 負載進線斷路器下端 | 集中治理 | 提高功率因數(shù),穩(wěn)定系統(tǒng)電壓,降低線路損耗。 |
有源濾波器 | 負載進線斷路器下端 | 集中治理 | 濾除諧波電流,提高供電系統(tǒng)可靠性。 |
小結(jié):本裝置投入使用后不僅可以保證制造行業(yè)的諧波電流下降幅度非常明顯而且可以提高現(xiàn)場的功率因數(shù),在容量足夠的情況下,現(xiàn)場的電流畸變率將會由23%下降至5%左右。